对氧化还原敏感的重金属/类金属污染物，如As、Cr、Tc、U等，在土壤和地下水环境中的迁移是一个复杂的水文-生物地球化学耦合过程。Fe是土壤和沉积物中丰度最高的氧化还原敏感性金属元素，积极地参与土壤和沉积物生态系统中的元素循环，当土壤和沉积物的氧化还原条件发生变化时，Fe(II)和Fe(III)会相互转化，改变土壤和沉积物的氧化还原能力，从而影响生态系统中氧化还原敏感元素，包括重金属/类金属的环境归趋。O、N、Mn、C等元素均能通过微生物驱动的地表元素循环影响Fe(II)和Fe(III)的相互转化，直接或间接影响Fe的氧化还原能力。此外，天然土壤和沉积物中Fe的组成形态复杂，不同的形态通常具有不同的氧化还原活性，导致Fe的反应速率受非均质性影响较大。以上过程高度耦合，给数值模拟污染场地地下水重金属/类金属污染物的反应迁移行为造成极大的挑战。一个地区沉积物中拟合得到的参数往往不能用于其余地区，即便在同一地区，当环境氧化还原条件发生变化时，由于Fe组分的改变，之前的拟合参数也不再适用。本研究使用多速率的反应动力学模型成功描述Fe(II)还原Tc(VII)和Cr(VI)的氧化还原动力学；并根据铁的氧化还原活性特点，发展三步提取法，将天然沉积物中Fe(II)的化学提取相态与其反应活性关联；并进一步研究了三种具有不同活性的Fe(II)随着氧化还原条件变化的变化机制；构建了具有广泛适用性的天然土壤和沉积物Fe(II)还原通用模型。该模型被用来描述污染场地中Fe的生物地球化学循环，预测场地土壤对地下水Cr污染的固化能力。